杨佩

摘 要：设计了一种基于FFT算法的声光三维显示装置。该装置通过FFT快速傅里叶变换算法来对语音信号进行频谱分析，并将频谱分析结果以三维视觉效果呈现。该装置可以大大提高传统二维频谱显示器的显示能力和观察效果，为使用者带来立体化的动态视听效果，可广泛应用于舞台表演、教育教学和大众娱乐等领域。

关键词：FFT算法; 声光; 三维显示; 语音信号; 频谱分析

中图分类号： TP391.4

文献标志码： A

Abstract：This paper studies an acousto-optic three-dimensional display device. The device uses Fast Fourier Transform （FFT） algorithm to analyze the spectrum of speech signals， and presents the spectrum analysis results in three-dimensional visual effect. This device can greatly improve the display ability and observation effect compared with traditional two-dimensional spectrum display equipment， and bring people a full range of audio-visual enjoyment. Also， it can be widely used in stage performances， education， teaching and public entertainment and other fields.

Key words：FFT algorithm; Acousto-optic; Three-dimensional display; Speech signals; Spectrum analysis

0 引言

FFT（快速傅里叶变换）算法可以对音频信号进行时域到频域的转化，该方法可以方便地对音频信号进行定量分析。对语音信号进行这样的频谱分析可以获得其各个频率成分的幅值分布和能量分布，从而得到语音信号主要幅度和能量分布的频域值。本文设计的声光三维显示装置通过对音频信号的频谱分析，可以以图示化的方式显示语音信号，声音越强，显示的幅度也越大。该装置可应用于舞台表演、教学演示、大众娱乐等方面需要使用的声光设备，并可扩展应用至音乐品质分析、语音识别、信号源输出信号品质分析等领域的相关研究[1-2]。

随着科学技术的不断发展，3D电影已逐渐被市场接受，超级英雄电影《复仇者联盟4》中大气磅礴的 3D视觉效果让人身临其境，给观影者带来震撼的视觉效果和强烈的真实感。但目前用于语音频谱分析的显示设备甚至3D电影的显示屏幕通常采用的都是X，Y坐标二维图形的平面显示形式，其只能在单一的二维平面上播放显示内容，且观众仅能在屏幕前方观看显示内容，立体感差、视听互动效果不强。……